Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Die Erfindung liegt in dem technischen Gebiet der des Tintenstrahldrucks, insbesondere das Bedrucken nicht ebener, sondern gekrümmter Substrate. "Gekrümmt" meint, dass die Oberfläche konvexe und/oder konkave Abschnitte etc. aufweist, wie z.B. Karosserieteile von Fahrzeugen.
Der bekannte Stand der Technik in diesem technischen Gebiet umfasst Folgendes:
Aus der DE 10 2012 006 371 A1 sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, welche es erlauben, gekrümmte Oberflächen zu bedrucken und den Aufdruck zu trocknen. Dabei werden ein Tintenstrahlkopf und ein Trockner mittels eines Roboters entlang des Objekts geführt oder umgekehrt. Die noch nicht veröffentlichten DE 10 2013 016 006.5 und DE 10 2014 004 507.2 offenbaren Verfahren und eine Vorrichtung, welches es insbesondere erlauben, kugelförmige Objekte zu bedrucken, wobei das jeweilige Objekt bewegt wird.
Aus der noch nicht veröffentlichten DE 10 2013 014 444.2 ist ein Verfahren bekannt, welches es erlaubt, Bahnen für das Bedrucken und Trocknen gekrümmter Oberflächen zu planen und den Druckkopf/den Trockner auf den geplanten Bahnen zu führen.
Die DE 10 2012 006 370 A1 und die noch nicht veröffentlichte DE 10 2013 019 359.1 offenbarten Verfahren und Vorrichtungen, welche es erlauben, bei Bedrucken von gekrümmten Oberflächen mehrere parallele Bahnen so zu planen oder auszuführen, dass wahrnehmbare Störungen im seitlichen Anschluss der gedruckten Tintenspuren vermieden werden.

Die US 2014/0132673 A1 offenbart ein Drucksystem und ein entsprechendes Druckverfahren, bei welchen ein Tintenstrahl-Druckkopf in zueinander senkrechten Bahnen über einem Substrat bewegt wird. Am Ende einer ersten Bahn und am Anfang einer zweiten Bahn überlappen diese. Das Dokument offenbart verschiedene Möglichkeiten, welche Düsen auf welchen Bahnen in den Überlappbereichen drucken. Das Dokument beschreibt auch, den Druckkopf zu drehen, so dass dieser immer senkrecht zur Vorwärtsrichtung ausgerichtet ist. Der zu bedruckende Bereich setzt sich primär aus nicht überlappenden Bahnen zusammen.

Die WO 2014/060005 A1 beschreibt ein sehr ähnliches Drucksystem bzw. Druckverfahren, bei welchen ein drehbarer Druckkopf entlang im Winkel zueinander stehender Bahnen über ein zu bedruckendes Substrat bewegt wird. Auch hier setzt sich der zu druckende Bereich im Wesentlichen aus nicht überlappenden Bahnabschnitten zusammen. Lediglich in den Ecken des zu bedruckenden Abschnitts überlappen die Bahnen.

Die US 6,176,961 B1 beschreibt eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Aufbringen von Kleber auf eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Objekten. Dabei wird gemäß einem Ausführungsbeispiel ein einzelner Kopf auf einer einzelnen Bahn bewegt oder gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel zwei Köpfe auf zwei Bahnen bewegt. Die dadurch erzeugten sinusförmigen Bahnen überlappen an Kreuzungspunkten. Der mit Kleber zu versehende Abschnitt, welcher sich über eine Vielzahl von einzelnen Objekten erstreckt, setzt sich jedoch im Wesentlichen aus Bereichen zusammen, in welchen die Kleberspuren nicht überlappen.

Sofern der Aufdruck getrocknet werden muss, kann es erforderlich sein, kurze Spuren zu drucken, um diese ohne störenden Zeitverzug trocknen zu können. Eine Vielzahl von kurzen Spuren erzeugt jedoch auch eine Vielzahl von Anschlüssen der Spuren aneinander.

Dadurch kann auch die Wahrscheinlichkeit für wahrnehmbare Störungen im Anschluss steigen.
Bekannt ist zudem, dass das menschliche Auge lange und gerade verlaufende Linien im ansonsten homogenen Druckbild leichter wahrnimmt, als kurze und in Kurven verlaufende, Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zu schaffen, welches es ermöglicht, wenigstens zwei gedruckte Tintenstrahl-Spuren zu erzeugen, deren Anschluss aneinander mit dem bloßen Auge nicht wahrnehmbar ist und daher keine Störungen aufweist.
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe stellt ein Verfahren mit den Merkmalen von Hauptanspruch 1 dar.

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1.

Erfindungsgemäß ist der Winkel zwischen den Spurkanten nicht 0° und auch nicht 180°, d.h. die beiden gedruckten Spuren verlaufen nicht parallel zueinander. Bevorzugt ist der Winkel auch nicht 90° oder nicht im Bereich zwischen etwa 85° und 95°, d.h. die beiden gedruckten Spuren verlaufen auch nicht senkrecht zueinander. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es daher mit Vorteil, zwei gedruckte Tintenstrahl-Spuren zu erzeugen, deren Anschluss aneinander mit dem bloßen Auge nicht wahrnehmbar ist und daher keine Störungen aufweist.

Der Winkel α kann bevorzugt derart gewählt werden, dass gilt: a=arctan (n*b/m*1) mit α ≠ 90°. Dabei gilt: b = Abstand zweier benachbarter Düsen eines Druckkopfs, 1 = Abstand zweier aufeinander folgender Druckpunkte in Bewegungsrichtung des Druckkopfes, n, m = natürliche Zahlen. Dadurch ist gewährleistet, dass der jeweils letzte Druckpunkt einer Druckpunktreihe einer zweiten Spur den gleichen Abstand zu den zur zweiten Spur angrenzenden Druckpunkten der ersten Spur besitzt, so dass ein homogener Übergangsbereich zwischen den beiden Spuren entsteht.

Sofern das zu druckende und aus den Spuren zusammengesetzte Bild gerastert ist, kann es von Vorteil sein, die Rasterwinkel innerhalb zweier Spuren so zu wählen, dass diese auf den Winkel zwischen den Spurkanten der beiden Spuren abgestimmt sind und das Auftreten wahrnehmbarer Anschlüsse der Spuren aneinander zusätzlich verringern.

Die Spuren können annährend geradeaus entlang der gekrümmten Oberfläche verlaufen. Sie können allerdings auch Kurven aufweisen. Die Breite der Spuren kann im Wesentlichen konstant sein. Die Breite kann sich allerdings auch ändern, z.B. kann die Breite durch ein Drehen des Druckkopfes oder durch Abschalten von Düsen am Rand des Kopfes abnehmen.

Es kann auch von Vorteil sein, bereits bei der Erzeugung der Druckdaten (beim so genannten RIP) die bei der Bahnplanung benutzten Winkel zwischen Spurkanten und möglichen Überlappbereiche zu berücksichtigen. Bevorzugt derart, dass jeder Bildpunkt nur einmal gedruckt wird, auch bei mehrmaligem Überfahren mit dem Druckkopf. Druckpunkte im jeweiligen Bereich des Anschlusses zweier Spuren werden bim RIP bevorzugt einer der beiden Spuren zugeordnet.

Die Spurenkanten können bevorzugt auslaufend gedruckt werden und mit benachbarten Spurkanten verzahnen (so genanntes Stitching).

Das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren kann in vorteilhafter Weise dazu führen, dass sich eine mangelnde mechatronische Präzision eines robotergeführten Tintenstrahlkopfes nicht oder nur in geringerem Maße wahrnehmbar auswirkt, weil störende Linien vermieden werden, d.h. längere parallele Drucklücken mit abgesenkter optischer Dichte oder Drucküberschneidungen mit angehobener optischer Dichte. Solche Linien nimmt das menschliche Auge wesentlich empfindlicher wahr, als zueinander gewinkelte Abweichungen der Druckpunkte von einem vorgegebenen idealen Raster.

Beim Durchfahren eines Knickarm-Roboters (als Bewegungseinheit für den Druckkopf) durch den theoretisch erreichbaren Raum auf vorgegebenen Bahnen kommt es zu sogenannten Singularitäten. Diese können durch den Roboter in der Praxis nicht durchlaufen werden. Dadurch könnten einzelne geplante Spuren nicht gedruckt werden und der praktisch nutzbare Raum des Roboters würde eingeschränkt. Singularitäten können jedoch vermieden werden, wenn die Bahn, die durch diesen Punkt der Singularität führt, geändert werden kann. Erfindungsgemäß kann ein Roboter, welcher den Druckkopf bewegt, die Druckbahnen zumindest in der Bildebene variieren, denn die Bahnen müssen nicht mehr zwingend parallel liegen. Hierdurch wird die Anzahl der Singularitäten verringert und der Raum vergrößert, in dem der Roboter drucken kann. Anders ausgedrückt, können durch die nicht-parallelen Bahnführung größere Objekte mit dem gleichen Roboter bedruckt werden, als im Fall der parallelen Bahnführung.

Vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen.

Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch auszeichnen, dass der Winkel zwischen etwa 20° und etwa 70° oder zwischen etwa 110° und etwa 160°, bevorzugt bei etwa 45° oder bei etwa 135° liegt.

Im Überlappbereich kann der zu druckende Bildbereich beim Drucken einer Spur erzeugt werden. Alternativ kann der Bildbereich beim Drucken zweier oder mehrerer Spuren erzeugt werden. Bei zwei Spuren kann jede Spur je etwa die Hälfte der Bildpunkte m Bildbereich beitragen, bei drei Spuren je etwa ein Drittel.

Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch auszeichnen, dass der Tintenstrahlkopf auf der ersten Bahn und/oder auf der zweiten Bahn seine Ausrichtung zur jeweiligen Bahn verändert.

Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch auszeichnen, dass der Tintenstrahlkopf auf der ersten Bahn und/oder auf der zweiten Bahn seine Ausrichtung zur jeweiligen Bahn verändert. Dieser Vorgang kann als so genannter "Tilted Pass" bezeichnet werden.

Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch auszeichnen, dass der Tintenstrahlkopf während seiner Vorwärtsbewegung auf der ersten Bahn und/oder auf der zweiten Bahn um eine Achse gedreht wird, insbesondere um eine zur Fläche ersten Spur bzw. zweiten Spur senkrechten Achse.

Beim einfachen Tilted Pass ist der Winkel des Druckkopfs zur Druckrichtung geändert. Dadurch verändert sich die maximale Druckbreite des Druckkopfs, die Druckpunktdichte der zu druckenden Spur wird jedoch durch Kompensation der Druckabstände der einzelnen Druckpunktreihen konstant gehalten. Es ist auch ein mehrfacher Tilted Pass möglich. Dabei entsteht zumindest ein Überlappungsbereich, dessen Druckbild sich aus Bildpunkten mehrere Spuren zusammensetzt.

Beim dynamischen Tilted Pass kann die zu druckende Spur - insbesondere am Spuranfang oder Spurende (stirnseitiger Anschluss) - während des Druckens einer Spur schmaler werden und kann sogar in einem (Druck-) Punkt enden. Die Begrenzung bzw. die Spurkante kann geschwungen sein. Die sich anschließende Spur kann ebenfalls verschmälert beginnen (bzw. im Extremfall in diesem Punkt), so dass der Anschluss zweier Spuren auf einen Punkt reduziert sein kann. Dadurch entstehen Spuren, die (teilweise) keine parallel verlaufenden Begrenzungen besitzen. Der seitliche Anschluss wird bevorzugt durch eine Spur mit einer ebenfalls geschwungenen Begrenzung realisiert.

Anstelle einer bevorzugt gekrümmten Oberfläche kann mit den erfindungsmäßen Verfahren auch eine flache bzw. ebene Oberfläche bedruckt werden. Dabei kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Bahnen und zugehörigen Spuren bzw. Spurkanten Winkel von etwa 120° zueinander aufweisen. Ein solches Drucken kann wegen der entstehenden drei- bzw. insgesamt sechseckigen Strukturen als "Hexagonaldruck" bezeichnet werden. Solche flachen Substrate können bevorzugt Substrate sein, die sich in einer aufrechten Ausrichtung befinden, z.B. Plakatwände oder andere Werbeflächen, flache Abschnitte von Gebäudefassaden oder Raumwänden, flache Abschnitte von Seitenwänden von Fahrzeugen (LKW, Anhänger, Container, Züge, Waggons), Verkehrs- oder Hinweisschilder.

Es kann ferner vorgesehen sein, die berechneten Druckpunkte einer ersten Bahnplanung zu speichern statt als Mosaik zu drucken. Diese Daten dienen als Information für eine zweite Bahnplanung, wobei sich die zweite Bahnplanung von der ersten Bahnplanung unterscheidet, d.h. andere Bahnverläufe aufweist. Das tatsächliche Bedrucken erfolgt nach dieser zweiten Bahnplanung als Mosaik. Dieses Verfahren soll z. B. Moirée-artige Effekte verringern. (Rand-) Druckpunkte, die nur anteilig auf einer Bahn der zweiten Bahnplanung liegen, werden dabei in entsprechend anteiliger Größe oder als Grauwert gedruckt. Die Spuren des zweiten Mosaiks können optional mit schräg gestelltem Druckkopf erstellt werden. Die Druckpunktreihen dieser Spuren stehen dann enger nebeneinander, die maximale Druckpunktdichte wird entsprechend höher. Dadurch lassen sich die theoretischen Druckpunkte des ersten Mosaiks besser bzw. genauer abbilden.

Das insgesamt zu erzeugende Druckbild kann mosaikartig aus den Spuren zusammengesetzt sein, wobei beliebige Spurformen gedruckt werden können. Dabei wird beachtet, dass die Spurformen das Druckbild in der Art und Weise einer sich wiederholenden oder nicht-wiederholenden Parkettierung ausfüllen.

Die Erfindung ist nicht nur beim Drucken einer Farbe anwendbar, sondern auch beim Mehrfarbdruck, z.B. beim CMYK-Druck. Dabei kann jeder Farbauszug separat gemäß der Erfindung behandelt werden, bzw. das erfindungsgemäße Verfahren und seine Weiterbildungen sowie die entsprechenden Bahnplanungen können für jede Farbe separat durchgeführt werden. Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Spurkanten zweier oder mehrerer zueinander verschiedener Farben nicht aufeinander oder parallel nebeneinander liegen, sondern erfindungsgemäß einen von 0° und 180° verschiedenen Winkel einschließen. Ein entsprechendes Verfahren kann wie folgt ablaufen: Zuerst wird eine erste Farbe auf das Objekt gedruckt, wobei die Spurkanten der ersten Farbe Winkel zwischen etwa 1° und etwa 179° zueinander, bevorzugt zwischen etwa 5° und etwa 175°, einschließen. Dann wird die erste Farbe gepinnt, d.h. angetrocknet, jedoch nicht vollständig durchgetrocknet, bzw. teilgehärtet. Dann wird eine zweite Farbe aufgedruckt, wobei ebenfalls auf Winkel zwischen etwa 1° und etwa 179° zueinander, bevorzugt zwischen etwa 5° und etwa 175°, geachtet wird. Die Spurkanten der zweiten Farbe werden so ausgerichtet, dass diese nicht nur zueinander, sondern auch zu den Spurkanten der ersten Farbe die genannten Winkel aufweisen. Entsprechend wird für weitere Farben fortgefahren, immer darauf achtend, dass alle Spurkanten zueinander die genannten Winkelbeziehungen aufweisen. Jede Farbe, außer ggf. der letzten Farbe, wird gepinnt. Abschließend werden alle aufgedruckten Farben gemeinsam vollständig getrocknet bzw. durchgehärtet.

Eine alternative mechanische Lösung beim Mehrfarbdruck kann vorsehen, dass die Druckköpfe für die einzelnen Farben unter der genannten Winkelbeziehung zueinander angeordnet, z.B. an einem Roboterarm montiert sind. In diesem Fall würde eine einzige Bahnplanung für alle Farben ausreichen, da die Köpfe beim Bewegen des Roboters zueinander verschiedene (feste) Winkelbeziehungen aufweisen und entsprechend "gewinkelte" Spuren drucken.

Die Erfindung als solche und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen anhand zweier bevorzugten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. In den Zeichnungen sind einander entsprechende Elemente mit jeweils denselben Bezugszeichen versehen.

Die Zeichnungen zeigen:

Figur 1

eine schematische Perspektivdarstellung einer Vorrichtung bei der Durchführung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Figur 2

eine schematische Perspektivdarstellung einer Vorrichtung bei der Durchführung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Figur 1 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung einer Vorrichtung bei der Durchführung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gezeigt ist ein Objekt 1 mit einer gekrümmten Oberfläche 2. Die Oberfläche ist bevorzugt in zwei Raumrichtungen gekrümmt. Auf der Oberfläche ist ein Abschnitt 3 erkennbar. Dieser Abschnitt soll bedruckt werden. Für das Bedrucken ist ein Tintenstrahlkopf 4 vorgesehen. Der Kopf ist in zwei Positionen, einmal als Kopf 4a und einmal als Kopf 4b gezeigt. Der Kopf wird entlang einer ersten Bahn A in eine erste Richtung A' bewegt. Die Bahn A (und auch die Bahn B; siehe unten) ist entsprechend der Oberfläche gekrümmt und derart von der Oberfläche entfernt, dass ein Drucken mit hohen Qualität möglich und eine Kollision zwischen Kopf und Oberfläche verhindert wird. Während der Bewegung entlang der ersten Bahn druckt der Kopf eine erste Spur a auf die Oberfläche. Die erste Spur a (und auch die Bahn B; siehe unten) besteht aus Tinte bzw. Tintentropfen, welche der Kopf mittels Düsen einer Düsenreihe ausstößt. Der Ausstoß erfolgt gesteuert und berücksichtig sowohl die Fortbewegung des Kopfs als auch das zu druckende Druckbild. Das Druckbild kann eine Vollfläche oder ein Raster sein. Es kann ferner z.B. Text, Bild oder Muster enthalten.
Der Tintenstrahlkopf 4 wird auch entlang einer zweiten Bahn B in eine zweite Richtung B' bewegt. Die Bewegungen entlang beider Bahnen erfolgen bevorzugt mittels eines Gelenkarm-Roboters, Linear-Roboters oder eines kombinierten Roboters mit Dreh- und Schubgelenken. Die Bewegungen entlang beider Bahnen können durch bewegen des Tintenstahlkopfs oder durch Bewegen des Objekts oder durch eine Kombination beider Bewegungen erfolgen. Während der Bewegung entlang der zweiten Bahn druckt der Kopf eine zweite Spur b auf die Oberfläche 2.
In Figur 1 sind die erste Spurkante a' der ersten Spur und die zweite Spurkante b' der zweiten Spur gezeigt. Diese treffen sich in einem Punkt P und schließen einen Winkel α ein, wobei α größer 0° und kleiner 180° ist, d.h. die beiden Spuren verlaufen nicht parallel. Im gezeigten Beispiel ist der Winkel α etwa 45°.
In Figur 1 ist erkennbar, dass die beiden Bahnen A und B in einem Überlappungsbereich 5 überlappen. Im gezeigten Beispiel kreuzen sich die beiden Bahnen. Möglich ist aber auch, dass die zweite Bahn B nur an die erste Bahn A anstößt, nicht aber auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Bahn fortgeführt wird. Im Überlappungsbereich druckt der Tintenstrahlkopf 4 bevorzugt nur auf einer der beiden Bahnen. Im gezeigten Beispiel druckt der Kopf im Überlappungsbereich nur auf der ersten Bahn. Die erste Spur a ist daher eine ununterbrochene Spur und die zweite Spur b eine unterbrochene Spur, d.h. der Überlappungsbereich bildet in der zweiten Spur eine Lücke. Möglich ist aber auch, dass in einem Teil des Überlappungsbereich auf der ersten Bahn gedruckt wird und im komplementären Teil auf der zweiten Bahn.
Figur 1 lässt auch erkennen, dass es wenigstens einen weiteren Überlappungsbereich 6 der beiden Bahnen A und B gibt. Die Bahn B besteht in diesem Fall aus mehreren Bahnabschnitten oder aus ein langen, gewundenen Abschnitt, der die Bahn A mehrfach kreuzt.
Figur 2 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung einer Vorrichtung bei der Durchführung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Figur 2 ist der Tintenstrahlkopf 4 wiederum in zwei Position gezeigt: einmal als Tintenstrahlkopf 4a und einmal als Tintenstrahlkopf 4b. Kopf 4a steht bezüglich seiner ersten Ausrichtung 7a im Wesentlichen parallel zur Richtung A' der ersten Bahn A und bezüglich seiner zweiten Ausrichtung 7b im Wesentlichen senkrecht zur Richtung A'. Die Änderung der Ausrichtung wird durch ein Drehen des Kopfs 4 um seine Achse 8 während der Vorwärtsbewegung bewirkt, bevorzugt durch den Roboter. Die jeweilige Ausrichtung 7a und 7b des Kopfs ist dabei parallel zu der Düsenreihe des Kopfs. Der Kopf druckt während der Vorwärtsbewegung die erste Spur a . Eine entsprechend angepasste Drehung des Kopfs erfolgt auch auf einer benachbarten zweiten Bahn B, auf der die zweite Spur b gedruckt wird. Die Anpassung der Drehungen (über eine Steuerung) erfolgt dabei derart, dass die beiden Spuren a und b in ihrer jeweiligen Breite in der Vorwärtsrichtung variieren und ihre Kanten lückenlos aneinander anschließen. In dem gezeigten Beispiel zeigen die Kanten einen schlangenförmigen Verlauf. Bei der Drehung des Kopfs ist dessen Bilddaten-Ansteuerung so zu variieren, dass trotz der Drehung und der daraus resultierenden Geschwindigkeiten und Beschleunigungen der einzelnen Düsen ein qualitativ hochwertiges Druckergebnis erzielt wird.

1

Objekt

2

Oberfläche

3

Abschnitt

4

Tintenstrahlkopf

4a

Tintenstrahlkopf

4b

Tintenstrahlkopf

5

Überlappungsbereich

6

Überlappungsbereich

7a

erste Ausrichtung

7b

zweite Ausrichtung

8

Achse

A

erste Bahn

B

zweite Bahn

A'

erste Richtung

B'

zweite Richtung

a

erste Spur

b

zweite Spur

a'

erste Spurkante

b'

zweite Spurkante

P

Punkt

α

Winkel